專利名稱：冷作模具鋼材料及合金變質(zhì)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷作模具鋼，更具體地說，涉及一種冷作模具鋼材料及合金變質(zhì)劑。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的冷作模具鋼材料無法應(yīng)用于鑄造，或者鑄造得到的鑄件的性能存在缺陷，因此傳統(tǒng)的冷作模具鋼的原材料的改鍛多采用變向鍛造法，主要鍛造過程是:鐓粗-拔長-鐓粗，其存在的缺點是:鍛造工藝過程復(fù)雜，成本高，加工的效率低，而且鍛造模塊為簡單方形或圓柱體，與冷作模具模塊得實際形狀相差較大，需要再進行機加工。在鍛造后的機加工過程中,機加工量大,會造成大量材料和能源的浪費。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種可適用于鑄造的冷作模具鋼材料及合金變質(zhì)劑。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種冷作模具鋼材料，除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.55 1.75%，Cr 11.50 12.50%，V 0.20 0.30%，Mo 0.45 0.55%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%, S^0.030%, P^0.030%, Ni ( 0.15%, Cu(0.2%。
在本發(fā)明所述的冷作模具鋼材料中，材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.72%, Cr 12.03%, V 0.25%, Mo 0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%, S 彡 0.030%, P(0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
本發(fā)明還提供了一種適用于上述的冷作模具鋼材料的合金變質(zhì)劑，變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 14.0 20.5%, Mg 3.0 4.5%, Si 25 30%，Mn3.0 4.0%, Ca 3.0 5.0%, Ti 1.5 2.5%。
在本發(fā)明所述的合金變質(zhì)劑中，變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 18.2%, Mg 4.1%，Si 26.5%, Mn 3.0%, Ca 3.5%, Ti 2.1%。
實施本發(fā)明的冷作模具模塊鑄造方法，具有以下有益效果:
1、本發(fā)明的冷作模具鋼材料在鑄造后仍具有良好的性能，具有較高的硬度和沖擊韌性，能滿足冷作模具模塊的使用需求。通過鑄造工藝來制作冷作模具模塊，模具的機加工量大大減少，在保證冷作模具性能的同時，節(jié)約能源并且減少材料的浪費，生產(chǎn)周期也大大縮短。
2、本發(fā)明的合金變質(zhì)劑可以加入到冷作模具鋼材料中，合金變質(zhì)劑對線收縮率影響不大，變質(zhì)劑可以使鑄件獲得比較好的金相組織，細化晶粒并且提高硬度值和沖擊韌性，改善鋼液的流動性和凝固 性能，改善鑄件的成分偏析和鋼液的充型性能，使鑄件內(nèi)合金元素分布更均勻，降低鑄件的表面粗糙度。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
圖1是冷作模具模塊的結(jié)構(gòu)示意圖2是冒口的結(jié)構(gòu)示意圖3是冒口的主視圖4是冒口的俯視圖。
具體實施方式
為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
本發(fā)明冷作模具鋼材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.55 1.75%, Cr 11.50 12.50%，V 0.20 0.30%，Mo 0.45 0.55%，Si ≤ 0.25%, Mn ≤ 0.20%, S≤0.030%,P≤0.030%,Ni≤0.15%, Cu≤0.2%。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，C 1.72%,Cr 12.03%, V 0.25%, Mo 0.50%, Si ≤ 0.25%, Mn ≤ 0.20%, S^0.030%, P≤0.030%, Ni≤0.15%, Cu≤ 0.2%。
本發(fā)明還提供了一種用于添加到前述的冷作模具鋼材料中的合金變質(zhì)劑，用于改善材料的性能。合金變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 14.0 20.5%，Mg 3.0 4.5%, Si 25 30%，Mn 3.0 4.0%, Ca 3.0 5.0%, Ti 1.5 2.5%。加入的變質(zhì)劑的質(zhì)量為冷作模具鋼材料的質(zhì)量的0.15 0.45%。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，RE18.2%, Mg 4.1%，Si 26.5%, Mn 3.0%, Ca 3.5%, Ti 2.1%，變質(zhì)劑的加入量為 0.4%。
本發(fā)明的冷作模具鋼材料應(yīng)用·于冷作模具模塊鑄造時包括以下步驟:
SI，熔煉前述的冷作模具鋼材料。選用中頻感應(yīng)熔煉爐熔化鋼水，用鎂砂作為爐襯材料，在爐膛中央放置一個圓柱模塊，爐襯打好后將感應(yīng)線圈的功率先加到10KW，烘烤爐襯，保溫6h，直到中間的圓柱形模塊周圍的鎂砂完全燒結(jié)，呈黑色變脆為止。取出中間的圓柱形模塊，放入準(zhǔn)備好待熔煉的試塊，將加熱線圈功率選擇到30KW，保持一小時試塊可完全熔化。
S2，向原鋼水中加入前述的合金變質(zhì)劑。用紅外線測溫儀測量鋼水的溫度，當(dāng)達到1550°C時，插鋁出鋼，采用喂絲工藝稀土合金進行變質(zhì)處理。喂絲工藝中采用的絲的內(nèi)芯為合金變質(zhì)劑，內(nèi)芯的外側(cè)依次包覆低碳鋼管和鋁管。低碳鋼管的壁厚為0.2 2.5mm,出鋼溫度越高或量越大，管壁越厚；鋁管的壁厚為0.5 3.0_，壁厚按照每噸鋼水鋁管重0.3 0.6Kg制作。脫氧、鋼水凈化、雜質(zhì)改性、微合金化處理等工藝可通過喂絲工藝一步完成。
S3，按照冷作模具模塊的尺寸制造消失模泡沫塊，并將泡沫塊將試塊埋入砂箱。冷作模具模塊的形狀如圖1所示，將鋯英粉涂料溶于水后均勻涂在泡沫型表面，在烘箱中加熱到60°C保溫I小時烘干涂料中的水份，再涂一層涂料烘干，反復(fù)三次直到泡沫表面完全結(jié)上一層致密的鋯英粉保護層。
澆注模塊是按照鑄件工作面垂直向下放置的，澆冒口設(shè)置在鑄型的最上方，盡量靠近模塊的三角加強筋部位，經(jīng)過綜合比較，澆冒口位置的區(qū)別對鑄型內(nèi)缺陷的分布有一定影響。澆冒口設(shè)置在固定面根部形成縮松縮孔的分布和面積最小、數(shù)量最少，故冒口的最佳位置為固定面根部。增大澆冒口的尺寸，對鑄件內(nèi)減少最后凝固液相線區(qū)沒有幫助 ’澆冒口的尺寸過小，會使鑄件產(chǎn)生過多縮孔，對鑄件內(nèi)縮松影響不大；增加澆冒口的高度只能增大澆冒口內(nèi)的縮孔。本實施例中澆冒口尺寸LXBXH為110X85X80mm，如圖2-圖4所示。
S4，澆注加入變質(zhì)劑的鋼水；本發(fā)明冷作模具鋼材料的液相線溫度為1482°C，若澆注溫度低于材料液相凝固溫度，會影響鑄件的充型凝固過程，選取澆注溫度為1500°C來觀察縮孔和縮松的情況。經(jīng)過綜合比較，隨著澆注溫度的升高，鑄件的充型時間和鑄件內(nèi)縮松的體積變化不大，而縮孔變多，鑄件的凝固時間也延長，繼續(xù)提高澆注溫度會造成能源的浪費，因此最佳的鑄件澆注溫度為1500°C。
S5，取出冷作模具模塊鑄件，并進行熱處理。鑄件在型號為SG2-5-12，額定功率5KW，額定溫度為1200°C的井式熱處理爐中進行等溫退火工藝:在井式熱處理爐中加熱到870°C，通過型號為KSW-6D-16的溫度控制儀用熱電偶測量溫度，保溫3h ;緩冷到740V’保溫3h ;隨爐緩冷到500°C后出爐，冷卻速度小于30°C /h。再進行中溫淬火工藝:加熱到840°C，保溫30min，繼續(xù)升溫到1040°C，保溫20min，取出油淬。最后進行低溫回火工藝:在井式熱處理爐中加熱到200°C，保溫2h后空冷。
通過上述步驟制得的冷作模具模塊的硬度為62HRC，抗壓強度為5100Mpa，抗彎強度為4000Mpa，可以滿足冷作模具的使用需求。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明 的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種冷作模具鋼材料，其特征在于，材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.55 1.75%，Cr 11.50 12.50%，V 0.20 0.30%，Mo 0.45 0.55%，Si ^ 0.25%,Mn ( 0.20%, S^0.030%, P^0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具鋼材料，其特征在于，材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.72%, Cr 12.03%, V 0.25%, Mo 0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%,S ≤ 0.030%, P ≤ 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
3.一種適用于權(quán)利要求1或2所述的冷作模具鋼材料的合金變質(zhì)劑，其特征在于，變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 14.0 20.5%，Mg 3.0 4.5%，Si 25 30%, Mn 3.0 4.0%, Ca 3.0 5.0%, Ti 1.5 2.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合金變質(zhì)劑，其特征在于，變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 18.2%, Mg 4.1%，Si 26.5%, Mn 3.0%, Ca 3.5%, Ti 2.1%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷作模具鋼材料及合金變質(zhì)劑，其冷作模具鋼材料除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計C 1.55～1.75%，Cr 11.50～12.50%，V 0.20～0.30%，Mo 0.45～0.55%，Si ≤0.25%，Mn ≤0.20%，S ≤0.030%，P ≤0.030%，Ni ≤0.15%，Cu ≤0.2%；其合金變質(zhì)劑除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計RE 14.0～20.5%，Mg 3.0～4.5%，Si 25～30%，Mn 3.0～4.0%，Ca 3.0～5.0%，Ti 1.5～2.5%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明冷作模具鋼材料可應(yīng)用于鑄造，加入合金變質(zhì)劑可以提高冷作模具鋼材料的性能。通過鑄造工藝來制作冷作模具模塊，節(jié)約能源并且減少材料的浪費，生產(chǎn)周期也大大縮短。
文檔編號C22C38/24GK103147008SQ201310079850
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者華林, 朱春東, 余小華, 李建華, 林平 申請人:武漢理工大學(xué)